CC BY
45
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10106 УДК 633.16: 631. 527
ОЦЕНКА АДАПТИВНОЙ СПОСОБНОСТИ И СТАБИЛЬНОСТИ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ КУЗНЕЦКОЙ КОТЛОВИНЫ
B.Н. ПАКУЛЬ, доктор сельскохозяйственных наук, замдиректора (e-mail:[email protected])
C.В. МАРТЫНОВА, научный сотрудник
Д.Е. АНДРОСОВ, научный сотрудник
Кемеровский научно-исследовательский институт
сельского хозяйства - филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН, ул. Центральная, 47, пос. Новостройка, Кемеровский р-н, Кемеровская обл., 650510, Российская Федерация
Резюме. В статье представлены результаты работы по изучению образцов ярового ячменя различного эколого-географического происхождения. Эксперименты проводили в Кемеровском научно-исследовательском институте сельского хозяйства -филиале Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН в 2011-2015 гг. Объекты исследований - 122 образца ярового ячменя из коллекции Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова. В качестве стандарта использовали сорт Биом. Долю влияния факторов среды и генотипа на урожайность ярового ячменя определяли двухфакторным дисперсионным анализом, параметры экологической пластичности (Ь: ), стабильности (S2di),индекс условий среды (Ij) - по методу Эберхарта и Рассела, рассчитывали коэффициенты вариации (V, %). Отмечены контрастные условия в годы исследований со значительным недостатком влаги в период закладки генеративных органов. В 2011 г. Ij=-32,4, в 2014 г. Ij=+47,5, в 2015 г. Ij=-15,0. Значительное влияние на формирование урожайности оказал фактор среда - 48,1 %, меньшее генотип - 8,0 %. Определены источники ярового ячменя интенсивного типа (с высокой отзывчивостью на условия среды): Медикум 336(30962) - Ь=2,02; Илек 1 (к-30980) - b=1,16, при продуктивности 207,9-238,8 г/м2. Наибольшую ценность для жёстких условий Кузнецкой котловины представляют источники ярового ячменя с экологической пластичностью выше средней и высокой стабильностью: Deuce (к-30168) - b=0,62,&d==0,0083; Ladik(к-30734)-b=0,74, S2d: =0,49;Атаман(к-30568)-b=0,098, S2d==0,0074;Stein (к-30172) - b=0,018, S2d=0,088; Михайловский (к-30803) - b=0,24, S2d =0,26;Т-12 (нутанс 129) - b=0,32, S2d =0,14. ' ' ' '
Ключевые слова: яровой ячмень, урожайность, адаптивность, стабильность, источники ценных признаков. Для цитирования: Пакуль В.Н., Мартынова С.В., Андросов Д.Е. Оценка адаптивной способности и стабильности ярового ячменя в условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины// Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 1. С. 32-34.
Сорт как основа технологии возделывания любой культуры - результат сложного взаимодействия «генотип-среда», поскольку он может реализовать продукционный потенциал и технологические качества в конкретных средовых условиях. В этом случае под средой понимают, как почвенно-климатические, так и технологические условия возделывания. Фактически создание сорта предполагает не только получение и отбор новых генотипов, но и поиск экологической ниши, в которой они смогут обеспечить высокую продуктивность, экологическую стабильность и качество продукции как основные цели селекции растений. Селекционер не только изучает и отбирает генотипы как таковые, но и оценивает их норму реакции на абиотические и биотические факторы. В селекции необходимо рассматривать не отдельные звенья селекционной цепи, а всю совокупность, начиная от выбора исходного
материала до использования сорта в конкретном регионе возделывания [1].
Результативность селекционного процесса в этом направлении в значительной степени определяется эффективностью подбора исходного материала - генотипов с высокой экологической адаптивностью -пластичностью и стабильностью [2].
Одна из основных зернофуражных культур в нашей стране - яровой ячмень. В разных регионах при соблюдении технологии возделывания его урожайность варьирует в широких пределах. Например, в полевых опытах в Тамбовской области она составляла 1,42-3,92 т/га [3], в Республике Мари Эл - 1,72-4,63 т/га [4], в Белгородской области - 2,84-5,27 т/га [5]. Для стабилизации и повышения урожайности ячменя во многих научных учреждениях страны проводятся технологические [6, 7] и селекционные исследования [8, 9, 10].
Цель исследований - оценка адаптивных свойств исходного материала ярового ячменя в условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в Кемеровском НИИСХ - филиале СФНЦА РАН в 2011-2015 гг. Объекты исследований - 122 образца ярового ячменя из коллекции ВИР. В качестве стандарта использовали сорт Биом.
Изучение образцов проводили в коллекционном питомнике, повторность однократная, учётная площадь делянки 1 м2, норма высева 4,5 млн шт./га, посев стандарта через каждые 20 образцов.
Отмечены контрастные средовые условия в годы исследований. В период посев - кущение ячменя в 2011 и
2014 гг. была характерна недостаточная обеспеченность влагой (ГТК=0,15-070), что в значительной степени оказало влияние на формирование генеративных органов. В
2015 г. этот период отличался достаточной влагообеспе-ченностью, до переувлажнения (ГТК=1,4-2,3), но среднесуточные температуры воздуха были выше среднемно-голетних показателей на 2 °С. При этом в период налива зерна в 2015 г. отмечали воздушную засуху: ГТК в фазе молочной спелости - 0,21-0,49, восковой - 0,14-0,81, продолжительность солнечного сияния превышала в этот период среднемноголетние показатели и составляла от 60 до 137 ч. В сложившихся климатических условиях в период налива зерна в 2015 г. сокращение вегетационного периода ячменя в зависимости от сорта составляло до 10 дней. В период налива зерна в 2011 и 2014 гг. отмечали достаточную влагообеспеченность (ГТК=1,32-1,96).
Условия 2012 г. характеризовались в период роста и развития растений как острозасушливые. ГТК в мае составил 1,04, июне - 0,26, июле - 0,22. Среднесуточные температуры превышали в июне - июле среднемноголетние показатели на 5 и 3 °С, дневные температуры поднимались выше 30 °С. Осадки, выпавшие в первой декаде августа, не оказали положительного влияния на урожайность ячменя, так как в этот период растения находились в фазе восковой спелости.
Условия 2013 г. характеризовались преобладанием большого количества осадков при температурном ре-
Таблица 1.Урожайность ярового ячменя в зависимости от условий среды
№ каталога ВИР Образец Урожайность (х,.), г/м2 Сумма урожайности ¡-го сорта в ¡-х условиях (¿У) Средняя урожайность сорта в j-год испытания (Y) Коэффициент вариации (V), % Коэффициент регрессии (b)
2011 г. 2014 г. 2015 г.
30984 Биом (st.) 98,0 219,0 167,2 484,2 161,4 37,6 1,34
30168 Deuce 240,0 293,0 263,3 796,3 265,4 10,0 0,62
30172 Stein 225,0 228,0 189,7 642,7 214,2 9.94 0,018
30265 Symko 143,1 225,0 176,2 544,3 181,4 22,7 0,96
30568 Атаман 215,2 237,0 193,5 645,7 215,2 10,1 0,098
30734 Ladik 148,3 238,0 258,0 644,3 214,8 27,2 0,74
30736 Stabil 111,1 242,0 189,3 542,4 180,8 36,4 1,43
30741 City 147,0 250,0 148,4 545,4 181,8 32,5 1,38
30774 Карабалыкский 5 162,0 263,0 116,6 541,6 180,5 41,5 1,56
30803 Михайловский 243,0 240,0 176,3 659,3 219,7 17,1 0,24
30881 Рубикон 170,4 212,0 146,2 528,6 176,2 18,9 0,67
30990 Т-12 (нутанс 129) 190,0 232,0 247,2 669,2 223,1 13,3 0,32
30962 Медикум 336 123,4 298,0 202,3 623,7 207,9 42,1 2,02
30970 Княжич 114,9 285,0 147,0 546,9 182,3 49,6 2,15
30974 Северянин 120,0 210,0 198,0 528,0 176,0 27,8 0,88
30980 Илек 1 250,0 307,0 159,4 716,4 238,8 31,2 1,16
Сумма урожаев всех сортов в
]-год испытания 2701,4 3979,0 2978,6 9659,0
Средняя урожайность всех со-
ртов в ]-год испытания (У) 168,8 248,7 186,2 201,2
Индекс условий среды (П) -32,4 +47,5 -15,1
жиме ниже среднемноголетних показателей. В связи с чрезвычайной ситуацией 30 июля 2013 г. (гроза, ливень, сильный юго-восточный ветер - 18 м/сек, град диаметром 19 мм) селекционные посевы ярового ячменя подверглись повреждению и гибели. Форс-мажорные обстоятельства 2012 и 2013 гг. не позволили дать объективную оценку образцам в коллекционном питомнике.
Фенологические наблюдения, оценку состояния посевов, структурный анализ снопового материала проводили по методике Государственного сортоиспытания [11], методическим указаниям по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса [12], международному классификатору рода Hordeum vulgare [13]. Статистическую обработку данных осуществляли по методике Б.А. Доспехова методами вариационного и дисперсионного анализа [14], используя компьютерную программу, разработанную О.Д. Сорокиным [15]. Параметры экологической пластичности (b,), стабильности (S2d,), индекс условий среды (Ij) рассчитывали по методике S.A. Eberchart и W.A. Russel [16].
Результаты и обсуждение. Наибольшее влияние на урожайность ярового ячменя оказали условия в период вегетации (фактор среда) - 48,1 %. Доля влияния
генотипа составляла 8,0 %. Индекс условий среды (Ij) в 2011 г. был равен -32,4, в 2014 г. составлял 47,5, в 2015 г. находился на уровне -15,1. По результатам расчетов, условия, которые можно считать наиболее благоприятными в годы наблюдений, сложились в 2014 г.
Средняя урожайность всех образцов в 2011 г. составила 168,8 г/м2, в 2014 г. - 248,7 г/м2, в 2015 г. -186,2 г/м2 (табл. 1).
При средней урожайности 201,2 г/м2 по всему коллекционному питомнику за три года выделено семь наиболее высокопродуктивных генотипов: Stein (к-30172, Канада) - 214,2 г/м2; Ladik (к-30734, Чехия) - 214,8 г/м2; Атаман (к-30568, Беларусь) - 215,2 г/м2; Михайловский (к-30803, Россия) - 219,7 г/м2; Т-12 (нутанс 129, к-30990, Россия) - 223,1 г/м2; Илек 1 (к-30980, Казахстан) - 238,8 г/м2; Deuce (к-30168, Канада) - 265,4 г/м2.
Среди них низкая вариабельность урожайности отмечена у трех образцов (V=9,94-10,1 %): Stein (к-30172), Deuce (к-30168), Атаман (к-30568); средняя (V=13,3-17,1 %) - Т-12 (нутанс 129), Михайловский (к-30803). Наибольшему влиянию среды из высокопродуктивных образцов был подвержен Илек 1
Образец Теоретическая урожайность (Х,,), г/м2 Отклонение фактической урожайности от теоретической (d,), г/м2 Стабильность (S2d. )
2011 г. | 2014 г. | 2015 г. 2011 г. 2014 г. | 2015 г.
Биом (st.) 118 225,0 141,3 -20 -6 25,9 0,11
Deuce 245,3 294,8 256,1 -5,3 -1,8 7,2 0,0083
Stein 213,6 215,0 213,9 11,4 13,0 -24,2 0,088
Symko 150,3 227 167,0 -7,2 -2,0 9,2 0,014
Атаман 212 219,8 213,7 3,2 17,2 -20,2 0,0074
Ladik 190,8 250,0 203,7 -42,5 -12,0 54,3 0,49
Stabil 134,5 248,7 159,3 -23,4 -6,7 30,0 0,15
City 137,1 247,35 161,1 9,9 2,65 -12,7 0,027
Карабалыкский 5 130 254,6 157,1 32 8,4 -40,5 0,27
Михайловский 211,9 231,1 216,1 31,1 8,9 -39,8 0,26
Рубикон 154,4 208,0 166,1 16,0 4,0 -19,9 0,067
Т-12 (нутанс 129) 212,7 238,3 218,3 -22,7 -6,3 28,9 0,14
Медикум 336 142,4 303,8 177,6 -19,0 -5,8 24,7 0,10
Княжич 112,6 284,4 150,0 2,3 0,6 -8,0 0,069
Северянин 147,5 217,8 162,8 -27,5 -7,8 35,2 0,21
Илек 1 201,2 293,9 221,4 48,8 13,1 -62 0,64
Таблица 2. Экологическая стабильность урожайности образцов ярового ячменя
(к-30980) - 31,2 %, урожайность при этом варьировала от 159,4 до 307,0 г/м2.
Для оценки образцов ярового ячменя по экологической пластичности использовали коэффициент регрессии - br Повышенной чувствительностью к изменению среды (b>1) характеризовались Илек 1 (к-30980) -b =1,16; Биом (к-30984) - b=1,34; City (к-30741) - b=1,38, Stabil (30736) - b=1,43; Медикум 336 (30962) - b=2,02, Княжич (к-30970) - bi=2,15. Среднюю экологическую пластичность зафиксировали для образцов Северянин (к-30974) - b=0,88 и Symko (к-30265) - b=0,96.
При коэффициенте регрессии менее единицы экологическая пластичность характеризуется выше средней, к таким образцам отнесены: Deuce (к-30168), Stein (к-30172), Атаман (к-30568), Михайловский (к-30803), Т-12 (нутанс 129) при b=0,018-0,62.
По показателям теоретической урожайности и отклонений от фактических величин урожайности рассчитывали коэффициенты стабильности (S2di). Высокий стабильный сбор зерна отмечен у генотипов, у которых наименьший коэффициент стабильности (S2di).
Анализ полученных результатов показал, что шесть образцов ярового ячменя с экологической пластичностью выше средней (см. табл. 1) обладали высокой стабильностью: Deuce (к-30168) - b=0,62, S2d=0,0083; Ladik (к-30734) - b=0,74, S2d=0,49; Атаман (к-30568) -bi=0,098, S2d=0,0074; Stein (к-30172) - b=0,018, S2d=0,088; Михайловский (к-30803) - b=0,24, S2d=0,26; Т-12 (нутанс 129) - b=0,32, S2di=0,14 (табл. 2).
Выводы. В результате проведённых исследований выделены высокопродуктивные образцы ярового ячменя с высокими показателями экологической пластичности и стабильности: Deuce (к-30168, Канада) - b=0,62, S2d=0,0083; Ladik (к-30734, Чехия) - b=0,74, S2d=0,49; Атаман (к-30568, Беларусь) - b=0,098, S2d=0,0074; Stein (к-3017) - bi=0,018, S2di=0,088; Михайловский (к-30803, Россия) -b=0,24, S2d=0,26; Т-12 (нутанс 129, Россия) - b=0,32, S2d=0,14.
Выделившиеся источники рекомендовано использовать в практической селекции для создания сортов ярового ячменя с высоким адаптивным потенциалом для условий Кузнецкой котловины.
Литература
1. Кильчевский А.В. Генетико-экологические основы селекции растений//ВестникВОГиС. 2005. Т. 9. №4. С. 518-526.
2. Оценка в эколого-географическом эксперименте адаптивности генотипов твёрдой пшеницы и дифференцирующей способности условий среды (годы, пункты) / П.Н. Мальчиков, В.С. Сидоренко, М.Г. Мясникова и др. // Зернобобовые и крупяные культуры. 2016. № 2 (18). С. 120-126.
3. Ветрова С.В., Вислобокова Л.Н., Дудова Е.В. Влияние технологий различной интенсивности на урожайность ячменя в условиях Тамбовской области//Владимирский земледелец. 2017. № 3 (81). С. 20-21.
4. Яровой ячмень - основная кормовая культура Республики Марий Эл/В.А. Максимов, Г.М. Виноградов, Р.И. Золоторева и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2016. Т. 11. № 1. С. 22-26.
5. Продуктивность ячменя в зависимости от вида севооборота, способа обработки почвы и удобрений/В.Д. Соловиченко, А.Н. Воронин, В.В. Никитин и др. // Земледелие. 2017. № 7. С. 29-31.
6. Влияние возрастающих доз и соотношений минеральных удобрений на урожайность и качество зерна ячменя / В.Д. Аба-шев, Е.В. Светлакова, Ф.А. Попов и др. //Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2016. № 1 (50). С. 24-30.
7. Федотова Е.Н. Действие микроэлементов и биопрепаратов на вынос питательных веществ растениями ярового ячменя из почвы и минеральных удобрений // Владимирский земледелец. 2016. № 4 (78). С. 23-25.
8. Продуктивность сортов и линий ярового голозерного ячменя / В.С. Сидоренко, Д.В. Наумкин, В.И. Мазалов и др. // Земледелие. 2016. № 4. С. 36-38.
9. Андреев А.А., Драчёва М.К. Продуктивность и параметры адаптивности сортов ярового ячменя разного эколого- географического происхождения //Владимирский земледелец. 2017. № 3 (81). С. 28-30.
10. Кокина Л.П., Щеклеина Л.М., Кунилова А.В. Источники селекционно-ценных признаков и их использование в создании адаптивных к условиям Волго-Вятского региона сортов ячменя //Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017. № 3 (58). С. 9-14.
11. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур: методические указания / М.А. Федин, Ю.А. Роговский, Л.В. Исаева и др. М.: Министерство сельского хозяйства СССР, 1985. 270 с.
12. Методические указания по изучению и сохранению мировой коллекции ячменя и овса / ГНУ ВИР Россельхозакадемии. Издание 4-е, дополненное и переработанное. Санкт-Петербург: Гос. науч. учреждение Всероссийский науч.-исслед. ин-т растениеводства им. Н.И. Вавилова, 2012. 63 с.
13. Международный классификатор рода Hordeum vulgare. Л.: ВИР, 1987. 46 с.
14. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: монография. М.: Колос, 1979. 415 с.
15. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. Краснообск: ГУПРПО СЩ РАСХН, 2004. 162 с.
16. Eberchart S.A., Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties // Crop Sci. 1966. Vol. 6. № 1. Pp. 36-40.
ESTIMATION OF ADAPTIVE ABILITY AND STABILITY OF SPRING BARLEY UNDER CONDITIONS OF THE NORTHERN FOREST-STEPPE OF THE KUZNETSK DEPRESSION
V.N. Pakul', S.V. Martynova, D.E. Androsov
Kemerovo Research Agricultural Institute, the branch of the Siberian Federal Research Center of Agricultural Biotechnology of the RAS, ul. Tsentral'naya, 47, pos. Novostroika, Kemerovskii r-n, Kemerovskaya obl., 650510, Russian Federation Abstract. The article presents the results of the study of spring barley samples of various ecological and geographical origins. The investigations were carried out in Kemerovo Research Agricultural Institute, the branch of the Siberian Federal Research Center of Agricultural Biotechnology of the RAS in 2011-2015. Objects of the research were 122 samples of spring barley from the collection of N.I. Vavilov All-Russian Research Institute of Plant Growing. The Biom variety was used as the standard. The influence of factors of medium and genotype on the yield of spring barley was determined by еру two-factor dispersion analysis, parameters of ecological plasticity (bi), stability (S2di), environmental conditions index (Ij) - by the Eberhart and Russell method, coefficients of variation (V,%) were calculated. Contrast conditions with a considerable deficit of moisture in the period of formation of generative bodies during the years of investigation were noted. In 2011 Ij = -32.4, in 2014 Ij = +47.5, in 2015 Ij = -15.0. Sources of spring barley of intensive type (with high responsiveness on environment conditions) were determined: Medikum 336 (30962) - bi = 2.02; Ilek 1 (K-30980) - bi = 1.16 with the productivity of 207.9-238.8 g/m2. The sources of spring barley with ecological plasticity above average and high stability are of the greatest value for severe conditions of the Kuznetsk Depression: Deuce (K-30168) - bi = 0.62, S2di = 0.0083; Ladik (K-30734) - bi = 0.74, S2di = 0.49; Ataman (K-30568) - bi = 0.098, S2di = 0.0074; Stein (K-30172) - bi = 0.018, S2di = 0.088; Mikhajlovsky (K-30803) - bi = 0.24, S2di = 0.26; T-12 (Nutans 129) - bi = 0.32, S2di = 0.14. Keywords: spring barley, productivity, adaptability, stability, sources of valuable signs.
Author Detalis: V.N. Pakul', D. Sc. (Agr.), deputy director (e-mail: [email protected]); S.V. Martynova, research fellow; D.E. Androsov, research fellow.
For citation: Pakul' V.N., Martynova S.V., Androsov D.E. Estimation of Adaptive Ability and Stability of Spring Barley under Conditions of the Northern Forest-Steppe of the Kuznetsk Depression. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 1. Pp. 32-34 (in Russ.).
